JPH03199356A - 電子機器用高力高導電銅合金の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、半導体集積回路（ＩＣ）のリードフレーム材
及びコネクター、端子、リレー　スイッチ等の導電性ば
ね材に適する電子機器用銅合金材の製造法に関するもの
である。

［従来の技術］ 一般に半導体機器のリード材及び端子、コネクター　リ
レー　スイッチ等のばね材に適する電子機器用材料とし
て以下に示す特性が要求されている。

（１）強度が高く、加工性、耐熱性に優れること。

（２）熱及び電気伝導性が高いこと。

（３〉プレス打抜き、エツチング及び曲げ加工等の加工
性に優れること。

（４）貴金属とのメツキ密着性及び半田付は性に優れる
こと。

（５）耐食性に優れること。

（６）モールド材との密着性に優れること。

（７）価格が低置であること。

これら要求特性に対し従来、半導体集積回路のリードフ
レーム材としては、モールド材（セラミック）との密着
性に優れる４２合金（Ｐｅ−４２Ｎｉ）などの高ニッケ
ル合金が使われてきた。

しかし、近年半導体集積回路の集積度の向上に伴ない消
費電力が高いＩＣが多くなってきたこと、モールド材と
して樹脂が多く使用されてきたことにより、使用される
リードフレーム材も熱（電気）伝導性に優れる銅基合金
が使われるようになってきた。又、端子、コネクター　
リレー　スイッチ等のばね材としては、近年、部品の軽
薄短小化が進む中、リードフレーム材と同様熱（電気）
伝導性に優れる銅基合金が使われるようになってきた。

［発明が解決しようとす°る課題］ 上述の電子機器用材料に要求される特性に対し、従来か
ら使用されている無酸素銅、錫入り銅、りん青銅、洋白
、黄銅、４２合金はいずれも一長一短があり、上述の要
求特性をすべて満足するものではない。一方、Ｃｕ　　
Ｃｒ　　Ｔ　ｔ　系合金は上述の要求特性をかなり満足
するものであるが、近年の高集積化に伴ないエツチング
加工時に溶は残った析出物がショートの原因となったり
、曲げ加工条件が厳しくなったため折れや割れ等の問題
が発生してきている。

そのため上述のＣｕ−Ｃｒ−Ｔｉ系合金においてもこれ
らエツチング加工性や曲げ加工性の改善が求められてき
た。

［課題を解決するための手段］ 本発明は上記問題点を解決するためになされたもので、
従来のＣｕ−Ｃｒ−Ｔｉ系合金のエツチング加工性や曲
げ性を改善し、電子機器用材料として好適な諸特性を有
する銅合金を提供しようとするものである。

すなわち、本発明はＣｒ　０．０５〜１．Ｏｖｔ％、Ｔ
　ｉ　０．０２〜０．８　ｗｔ％、Ｆ　ｅ　０．０５〜
３．Ｏｖｔ％を含み、残部Ｃｕ及び不可避不純物からな
る銅合金あるいは更にこれに副成分としてＡｔ５Ｂｅ。

Ｃｏ、Ｈｆ５Ｍｇ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｓｎ、Ｚｎ。

Ｚｒからなる群より選択された１種又は２種以上を総量
で０．０１〜２．０νｔ％含む銅合金のいずれかを、９
００〜１０５０℃で１分間以上加熱した後、２００℃以
下まで３℃／ｓｅｃ以上の速度で冷却し、更に３００〜
７００℃で１０分間〜１０時間加熱することにより析出
物の大きさを２．０μ回以下にすることを特徴とする電
子機器用高力高導電銅合金の製造方法である。又、上記
組成合金は、０の含有量が２０ｐｐ１１以下で、かつＳ
の含有量が１５ｐｐｍ以下であるとよい。

本発明において合金成分を上記の如く限定した理由は次
のとおりである。

Ｃｒは時効処理を行うことにより、母材中に金属Ｃ「を
析出させ、強度及び耐熱性を向上させるために添加する
もので、その含有量を０．０５〜１．０重量％とする理
由は、Ｃｒの含有量が０．０５重量％未満では前述の効
果が期待できず、逆に１．０重量％を超えると、溶体化
処理後においても未溶解Ｃｒが母材中に残留し、著しい
導電率及び加工性の低下が起るためである。

Ｔｉは時効処理を行うことにより母材中にＦｅと金属間
化合物を形成し、強度、耐熱性、導電性の向上が図れる
ためで特に導電性はＴｉ−Ｆｅの金属間化合物を形成さ
せることで、Ｔｉ単独添加に比べ、著しい改善が見られ
る。

Ｔｉの含有量を０．０２％〜０．６　ｗｔ％とするのは
、０．０２ｖｔ％未満では前述の効果が期待できず、逆
に０．６νｔ％を超えると、Ｃｒと同様、溶体化処理後
においても未溶解Ｔｉが母材中に残留し著しい導電性及
び加工性の低下が起こるためである。

ＦｅはＴｉと金属間化合物を形成させることにより強度
及び導電性の向上が図れるためで、その添加量を０．０
５〜１．５　ｖｔ％とするのは０．０５ｗｔ％未満では
前述の効果が期待できず、逆に　１．５ｗｔ％を超える
と導電性、はんだ付性、酸化膜密着性が劣化するためで
ある。好ましくはＴｉ／Ｆｅ比を０．４〜０．５程度に
することが推奨される。

更に、副成分として、Ａｌ５Ｂｅ、Ｃｏ。

Ｈｆ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｎｉ、５ｎＳＺｎＳＺｒからなる群
より選択された１種又は２種以上を総量で０．０１〜２
．０ｗｔ％添加するのは、導電性を大きく低下させずに
、強度を向上させる効果が期待できるためで、添加量が
総量で０．０１ｗｔ％未満では前述の効果が期待できず
、逆に２．０νｔ％を超えると、著しい導電性、加工性
の劣化が起るためである。

又、Ｏ及びＳの含有量をそれぞれ２０ｐｐｍ以下、５ｐ
ｐ−以下とした理由は、０含有量が２０ｐｐｍを、又Ｓ
含有量が１５ｐｐ−を超えるとめっき密着性が低下する
ためである。

又、本発明において前述の金属ＣｒやＴｉとＦｅの金属
間化合物等の析出物の大きさを２．０μ鵡以下とする理
由は析出物が粗大ではリード材へエツチング加工する際
溶は残った析出物がリード端面に飛び出した状態になり
、これが直接的や間接的にリード間のショートによる故
障等の原因となり、更に曲げ性を低下させリードを曲げ
加工する際の折れや割れの原因となるためで、本発明者
らの研究の結果、析出物の大きさ　２．０μ四以下では
上記問題点が解消できることが明らかになったためであ
る。

又、本発明において上記組成範囲の合金を９００〜１ｏ
５０℃で１分間以上加熱するのは析出物を２０μｌ以下
に微細化するために、Ｃｒ、Ｔｉ及びＦｅを充分に固溶
させるためで、９００℃未満及び９００〜１０５０℃で
も１分間未満ではＣｒ。

Ｔｉ及びＦｅが充分に固溶せず、粗大な析出物が残るた
めであり、１０５０℃を超えて加熱しても著しい効果は
認められず、銅合金が溶融するおそれがあるためである
。又２００℃以下への冷却速度を３℃／ｓｅｃ以上とす
る理由は、冷却中の析出物の発生を抑えるためで、冷却
速度がそれより遅いと、冷却中に大きさが２．０μｍを
超える析出物が発生するためである。又、更に３００〜
７００℃で１０分〜１０時間加熱するのは２．０μｍ以
上の析出物を発生させるためで、３００℃未満では析出
物の発生が不充分で、７００℃を超えて加熱すると析出
物の大きさが２．０μ四を超えるためで、又１０分間未
満では析出物の発生が不充分で、１０時間を超えて加熱
すると析出物の大きさが２，０μ…を超えるためである
。

又、必要に応じて板厚の厚い■３点で９００〜１０５０
℃で１分間以上の熱処理を行い、その後目標板厚へ冷間
圧延を行った後、３００〜７００℃で１０分〜１０時間
の熱処理を行って２．０μｍ以下の析出物を発生させる
ことや、３００〜７００℃で１０分〜１０時間熱処理し
、２．０μ鑵以下の析出物を発生せしめた後、目標板厚
への冷間圧延や歪取りなどの熱処理を行う等のことにつ
いても本発明は当然含むものである。

［実施例］ 次に本発明を具体的に説明する。電気銅あるいは無酸素
銅を原料として、高周波溶解炉にて大気あるいは不活性
雰囲気中で第１表に示す成分組成のインゴットを溶製し
た。このインゴットを顔料後８５０℃で熱間圧延を行い
８１−の厚さとし、顔料後浮さ　１．５ｇｖまで冷間圧
延した。その後、第１表に示すように８５０℃又は９５
０℃にて１０分間熱処理を行い、第１表に示す冷却速度
で２００℃以下へ冷却し、冷間圧延で厚さ０．２５１の
板とし、最後に４００〜７５０℃でＩＯ分〜２４０分間
時効処理を行い析出物の大きさを調整した。

析出物の大きさはＸ線マイクロアナライザーを用い供試
材断面で２ＩＩ１１２の面積を２０００倍で観察し最大
の析出物の大きさを測定した。

リードフレーム材及びばね材としての評価項目として強
度、伸びを引張試験により、曲げ性を９０’　＜り返し
曲げ試験により一往復を１回として破断までの曲げ回数
を測定し、導電性（放熱性）を導電率（％ＩＡＣ３）に
よって示した。

エツチング性は第１図に示す形状に５０℃のＦｅＣ１ｚ
浴中にてエツチング加工し、エツチング端面から飛び出
した析出物の有無で評価した。半田付は性は、垂直式浸
漬法２３０±　５℃の半田浴（錫６０％、鉛４０％）に
５秒間浸漬し、半田のぬれの状態を目視観察することに
より評価した。メツキ密着性は試料に厚さ　３μ■のＡ
ｇメツキを施し、４５０℃にて５分間加熱し、表面に発
生するフクレの有無を目視観察することにより評価した
。耐熱性は５分間焼鈍した場合、焼鈍前の硬さの８０％
となる焼鈍温度で示した。

酸化膜密着性については、素材を２００〜５００℃で３
分間大気中で加熱して表面に酸化膜を生成させ、その酸
化膜に粘着テープを貼った後、気に剥して酸化膜の有無
により評価を行った。

ばね性の評価はばね限界値（Ｋｂ）を測定することによ
り行った。これらの結果を第１表に示す。

本発明合金Ｎｏ、１〜８はいずれも強度、導電率、曲げ
性及び半田耐熱剥離性に優れ、又、その他の特性も良好
で、更にエツチング端面より析出物の飛び出しは認めら
れない。

比較合金Ｎｏ、９〜２１はいずれも析出物の大きさは２
．０μｍを超えており、本発明合金に比べ繰返し曲げ性
が低下しており、又、エツチング端面から析出物の飛び
出しも認められる。更に比較合金Ｎｏ、１４．１５はそ
れぞれＣｒ及びＴｉの含有量が十分でないため、強度、
ばね限界値、耐熱性が本発明に比べ劣っている。Ｎｏ、
１８はＣｒの添加量が　１．Ｏｖｔ％を超えているため
、Ｎｏ、１７はＴｉの添加量が０．６ｗｔ％を超えてい
るため、導電率と繰返し曲げ性が低下している。

Ｎｏ、１ｇはＦｅの添加量が１　、５ｗｔ％を超えてい
るため、導電率が低下し、はんだ付は性及び酸化膜密着
性が劣化している。又、比較合金Ｎｏ、１９はＦｅを添
加しないため導電率が低下している。

又比較合金Ｎ　ｏ、２０．２１はそれぞれＯとＳの含有
量が２０ｐｐＩ！ｌと１５ｐｐＩＩｌを超えているため
、メツキ密着性が劣化している。

［発明の効果］ 以上詳述した様に本発明は強度、導電性、曲げ性及びそ
の他の特性に優れ、エツチング加工時にショートの原因
となる端部からの析出物の飛び出しを押えた半導体集積
回路（ＩＣ）のリードフレーム材及び端子、コネクター
　リレースイッチ等のばね材としても適した銅合金を提
供するものである。。

【図面の簡単な説明】

第１図はエツチング性試験の説明図である。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｃｒ０．０５〜１．０ｗｔ％、Ｔｉ０．０２〜０
   ．６ｗｔ％、Ｆｅ０．０５〜１．５ｗｔ％を含み、残部
   Ｃｕ及び不可避不純物からなる銅合金を９００〜１０５
   ０℃で１分間以上加熱した後、２００℃以下まで３℃／
   ｓｅｃ以上の速度で冷却し、更に３００〜７００℃で１
   ０分〜１０時間加熱することにより、析出物の大きさを
   ２．０μｍ以下にすることを特徴とする電子機器用高力
   高導電銅合金の製造方法。
2. （２）Ｃｒ０．０５〜１．０ｗｔ％、Ｔｉ０．０２〜０
   ．６ｗｔ％、Ｆｅ０．０５〜１．５ｗｔ％更に副成分と
   してＡｌ、Ｂｅ、Ｃｏ、Ｈｆ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｓｎ
   、Ｚｎ、Ｚｒからなる群より選択された１種又は２種以
   上を総量で０．０１〜２．０ｗｔ％を含み、残部Ｃｕ及
   び不可避不純物からなる銅合金を９００〜１０５０℃で
   １分間以上加熱した後、２００℃以下まで３℃／ｓｅｃ
   以上の速度で冷却し、更に３００〜７００℃で１０分〜
   １０時間加熱することにより析出物の大きさを２．０μ
   ｍ以下にすることを特徴とする電子機器用高力高導電銅
   合金の製造方法。
3. （３）銅合金の組成においてＯの含有量が２０ｐｐｍ以
   下で、かつＳの含有量が１５ｐｐｍ以下である請求項（
   １）記載の電子機器用高力高導電銅合金の製造方法。
4. （４）銅合金の組成においてＯの含有量が２０ｐｐｍ以
   下で、かつＳの含有量が１５ｐｐｍ以下である請求項（
   ２）記載の電子機器用高力導電銅合金の製造方法。